伸縮縫施工技術(shù)在市政道路施工中的應(yīng)用分析探討

原晉林

(山西建筑工程集團(tuán)有限公司，山西 太原 030002)

在市政道路橋梁工程中，若伸縮縫施工技術(shù)不合理，伸縮縫處可能跳車，影響行車的平穩(wěn)性乃至安全性，且伸縮縫易由于車輛的反復(fù)沖擊而受損，因此提高伸縮縫施工水平至關(guān)重要，需要深入研究市政道路橋梁的伸縮縫施工技術(shù)，確保伸縮縫的位置、尺寸、穩(wěn)定性、耐久性各方面均滿足工程要求。

1 工程概況

某市政道路橋梁工程，起訖樁號(hào)為K3+611.000～K4+166.000，全長540.0m。橋型布置為(65+110+180+110+65)m梁拱組合體系，橋面布置為4.5m(中央分隔帶以及吊桿錨固區(qū))+2×11.25m(車行道)+2×4.5m(慢行道及人行道)。市政道路橋梁A段采用46型和85型伸縮縫，屬于本工程的重難點(diǎn)施工內(nèi)容。

2 伸縮縫相關(guān)參數(shù)的計(jì)算

2.1 溫度變化

在特定的溫度環(huán)境中，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部溫度分布不均，受溫度的影響程度各異，由于材料熱性能的變化，梁體端部可能出現(xiàn)角變位。橋梁的跨徑L≤8m時(shí)，無需考慮線膨脹系數(shù)，但大跨徑橋梁的設(shè)計(jì)中需要著重分析此項(xiàng)參數(shù)，并考慮一般地區(qū)和寒冷地區(qū)的溫度變化范圍。

2.2 混凝土的收縮和徐變

混凝土具有收縮、徐變的特性，收縮、徐變的程度則與混凝土的配合比、坍落度、溫度、相對濕度、持荷時(shí)間等因素有關(guān)。在設(shè)計(jì)預(yù)應(yīng)力橋梁和鋼筋混凝土橋梁時(shí)，均要考慮到收縮和徐變兩項(xiàng)指標(biāo)。收縮量按溫度下降20℃換算，徐變量按梁在預(yù)應(yīng)力作用下彈性變形乘以徐變系數(shù)的方式計(jì)算。

2.3 伸縮量的計(jì)算

考慮溫度變化和收縮徐變多項(xiàng)影響因素，分別計(jì)算各因素引起的伸縮量，方法如下。

2.3.1 溫度變化引起的伸縮量

2.3.2 收縮、徐變引起的伸縮量

收縮引起的伸縮量：ΔLs=20×10·L·β

徐變引起的伸縮量：ΔLc=(σp/Ec)·Φ·β·L

式中：ΔLs、ΔLc分別為混凝土收縮、徐變引起的伸縮量；σp為預(yù)應(yīng)力混凝土的平均軸應(yīng)力；Ec為混凝土的彈性模量；φ為徐變系數(shù)；β為收縮、徐變折減系數(shù)。

3 市政道路橋梁伸縮縫施工技術(shù)應(yīng)用

3.1 施工工藝流程

伸縮縫施工流程，如圖1所示。

圖1 伸縮縫施工工藝流程圖

3.2 測量放線與切割

1)在切割線兩邊粘貼膠帶，覆蓋彩色布條，防止切割時(shí)產(chǎn)生的粉塵污染周邊。切割人員嚴(yán)格按照測量放線進(jìn)行切割，控制切割范圍，切口整齊平滑，切割尺寸達(dá)到要求。切割后，檢查切縫兩邊的混凝土，要求兩部分平整、密實(shí)，若局部存在懸空的情況，需重新切割，直至通過檢驗(yàn)為止。混凝土必須被完全切割，邊緣部位平順，不出現(xiàn)啃邊的情況。

2)全面清洗路面鋪裝層，采取交通管制措施。開槽位置應(yīng)呈直角，切割面不可傾斜。

3.3 間隙填塞

1)填塞間隙前，做如下檢查：檢查支座，各接觸點(diǎn)位置合理，穩(wěn)定可靠；由于車輛荷載的反復(fù)作用，橋梁橋面承受較強(qiáng)的壓力，且施工過程中還受到機(jī)械設(shè)備碾壓的影響，部分預(yù)先埋設(shè)的鋼筋可能出現(xiàn)偏位、變形等問題，因此需要檢查埋設(shè)的鋼筋，根據(jù)檢查結(jié)果采取修正、補(bǔ)焊等處理措施，若局部明顯短缺或大幅度變形，采取植筋處理方法，深度不少于15cm；檢查伸縮縫水平部位的間隔，需符合設(shè)計(jì)要求。

2)伸縮縫預(yù)留空間的填塞材料采用尺寸相配套的聚苯乙烯板，材料在起到填塞作用的同時(shí)還可充當(dāng)模板，方便混凝土澆筑。為保證后續(xù)施工的正常進(jìn)行，要求聚苯乙烯板結(jié)構(gòu)完整，連續(xù)填充伸縮縫的預(yù)留空間[1]。

3.4 伸縮縫溝槽的修整

伸縮縫施工受道路橋梁舊裝置的影響，為提供良好的伸縮縫施工條件，需要提前拆除道路橋梁的舊裝置。施工人員修整伸縮縫溝槽，控制溝槽的尺寸，并分析外界因素對伸縮縫施工的影響，盡可能排除干擾因素。精細(xì)修整伸縮縫溝槽，基本方法是：先用鋼絲刷初步修整伸縮縫溝槽，用高壓風(fēng)泵清理槽口，使溝槽的尺寸、干凈程度均滿足要求；在修整溝槽后，于溝槽口均勻涂抹底油，在施工現(xiàn)場設(shè)置防護(hù)設(shè)施，盡可能減小外部因素對伸縮縫溝槽的影響，以免出現(xiàn)伸縮縫溝槽受損、受污染等問題。

3.5 伸縮裝置的安裝

1)伸縮裝置的安裝進(jìn)度和安裝質(zhì)量受橋梁跨度、現(xiàn)場溫度及濕度等因素的影響，因此需要在安裝前檢查安裝環(huán)境，盡可能減小外界因素的影響，從而順利安裝伸縮裝置，并在安裝過程中加強(qiáng)檢查和管理，將伸縮值的誤差控制在2mm以內(nèi)。

2)生產(chǎn)廠家加工好伸縮裝置后，檢測吊裝點(diǎn)位，設(shè)置醒目的標(biāo)記，以便現(xiàn)場安裝人員根據(jù)吊裝點(diǎn)位進(jìn)行安裝。向預(yù)留好的溝槽中安裝伸縮裝置，調(diào)整好位置，與預(yù)設(shè)中心線和橋梁寬度對齊。

3)橋梁伸縮縫施工前，用5m直尺檢測橋面與裝置頂面的高差，根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行控制，使伸縮裝置頂面低于鋪裝層的尺寸最大值不超過2mm、最小值不低于1.5mm。

4)不同型號(hào)的伸縮裝置涉及到的安裝細(xì)節(jié)有所差異，施工人員需根據(jù)實(shí)際情況做針對性的考慮，采取管控措施。以160型伸縮裝置為例，需考慮到位移保護(hù)箱的安裝位置，以調(diào)整預(yù)埋鋼筋位置的方式進(jìn)行控制，避免彼此間產(chǎn)生位置沖突。

5)經(jīng)過檢測、調(diào)整后，確保高度及各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求，此時(shí)伸縮裝置的位置準(zhǔn)確，進(jìn)行固定。從中間向兩端點(diǎn)焊，由具有資質(zhì)的焊工負(fù)責(zé)，保證焊接穩(wěn)定，若焊接過程中出現(xiàn)位移，需及時(shí)調(diào)整，必要時(shí)加焊，將伸縮裝置穩(wěn)定在指定位置。相鄰兩個(gè)焊點(diǎn)的距離需在1m以內(nèi)，焊縫長度需在50mm以上。

3.6 立模和混凝土施工

1)立模。模板采用厚度為2mm的鋼板，固定材料采用錨固鋼筋和扎絲，填充物采用泡沫板。根據(jù)伸縮裝置的形狀加工出配套的模板，支設(shè)至指定位置，調(diào)整好相鄰模板間的位置關(guān)系，減小縫隙，確認(rèn)模板位置準(zhǔn)確后，進(jìn)行固定。

2)混凝土澆筑與振搗。在伸縮縫裝置的兩邊鋪設(shè)塑料布或其它不透水材料，起到防護(hù)作用。嚴(yán)格檢驗(yàn)伸縮裝置的安裝情況，要求安裝位置準(zhǔn)確、穩(wěn)定可靠，確認(rèn)無誤后才可澆筑混凝土。根據(jù)澆筑進(jìn)度及時(shí)采取振搗措施，充分振搗至混凝土具有密實(shí)性和平整性為止，加強(qiáng)對拐角部位的振搗，使各類細(xì)節(jié)部位均穩(wěn)定可靠。施工人員控制好振搗設(shè)備的作業(yè)姿態(tài)，不與模板、預(yù)埋件等已安裝好的材料發(fā)生磕碰。振搗結(jié)束后，用抹板進(jìn)行4～5次收光、抹壓、平整，而后用直尺檢測平整度，局部平整度不達(dá)標(biāo)時(shí)，需做進(jìn)一步的調(diào)整[2]。

3.7 橡膠條的安裝

混凝土的實(shí)際強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，安裝橡膠條。安裝前，檢查伸縮縫，清理縫內(nèi)的雜物，并清理限位板，避免因雜物的影響而導(dǎo)致橡膠止水條出現(xiàn)嚴(yán)密性不足、表觀質(zhì)量差等問題。根據(jù)安裝時(shí)的溫度靈活控制型鋼間隙，若橋梁實(shí)際伸縮量比設(shè)計(jì)伸縮量更大，需增加型鋼間隙，否則應(yīng)調(diào)小型鋼間隙。安裝時(shí)加強(qiáng)防護(hù)，防止橡膠條受損。

4 市政道路橋梁伸縮縫損壞原因與修復(fù)技術(shù)

4.1 伸縮縫損壞原因

橋梁伸縮縫設(shè)置在梁端構(gòu)造薄弱部位，加之其暴露于自然環(huán)境中，容易由于外界因素的影響而受損。對于伸縮縫損壞的原因，主要?dú)w結(jié)為設(shè)計(jì)、施工、養(yǎng)護(hù)管理三大方面。

4.1.1 設(shè)計(jì)方面的原因

1)設(shè)計(jì)人員未周全考慮橋梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用環(huán)境，設(shè)計(jì)的伸縮縫規(guī)格、安裝位置等缺乏合理性，伸縮縫裝置無法正常使用，在活荷載作用下，T形梁橋面板的橫向聯(lián)系弱，伸縮縫難以充分發(fā)揮出應(yīng)有的作用，甚至由于較強(qiáng)的荷載而受損；2)設(shè)計(jì)人員未考慮環(huán)境因素對橋梁伸縮縫裝置的影響，該裝置安裝到位后，難以有效適應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)變形，出現(xiàn)損傷，且此問題在大跨徑橋梁中體現(xiàn)得更為明顯；3)設(shè)計(jì)人員未全面了解伸縮縫裝置的性能，將此裝置固定于橋面鋪裝層中，日常使用中反復(fù)受到活載的影響，引起混凝土粘結(jié)力失效、開焊脫落等問題。

4.1.2 施工方面的原因

1)施工人員未嚴(yán)格按照圖紙要求進(jìn)行施工，伸縮縫裝置在受到車輛橫向剪切沖擊后可能出現(xiàn)損傷；2)施工人員未嚴(yán)格控制梁端伸縮縫的間距，實(shí)際安裝間距不滿足設(shè)計(jì)要求；3)預(yù)埋鋼筋的位置不準(zhǔn)確，鋼筋砸彎，校正形態(tài)異常的鋼筋后，鋼筋雖然可恢復(fù)原狀，但強(qiáng)度降低；4)混凝土拌制時(shí)摻入早強(qiáng)劑，由于此類外加劑的影響，混凝土實(shí)際強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也有可能引起伸縮縫損壞問題；5)橡膠板缺乏平整性，過渡段混凝土振搗不密實(shí)；6)伸縮縫裝置與混凝土結(jié)合部位缺乏平順性，車輛對伸縮縫的沖擊作用較強(qiáng)，易導(dǎo)致伸縮縫裝置受損。

4.1.3 養(yǎng)護(hù)管理的原因

伸縮縫裝置較為脆弱，隨著使用時(shí)間的延長，容易受損，若養(yǎng)護(hù)管理不及時(shí)、不全面，未在源頭上處理細(xì)節(jié)問題，影響范圍持續(xù)擴(kuò)大，導(dǎo)致橋梁伸縮縫裝置明顯受損[3]。

4.2 伸縮縫損壞的修復(fù)技術(shù)

伸縮縫受損后，做好換新時(shí)的準(zhǔn)備工作，例如：熟悉安裝規(guī)范及施工圖紙，確定伸縮縫的實(shí)際情況；準(zhǔn)備待更換的材料和施工機(jī)具，伸縮縫運(yùn)送到場后，分類存放，由專人妥善保管。伸縮縫組裝成型后，采用雙點(diǎn)起吊的方法進(jìn)行吊裝。吊裝過程中不可發(fā)生磕碰。根據(jù)伸縮縫的受損情況，確定開槽寬度，在切縫兩側(cè)放置3m寬編織布，以免切縫過程中產(chǎn)生的石粉污染路面。切割范圍準(zhǔn)確，切縫整齊，切割深度以完全割透瀝青混凝土為宜，切割后，細(xì)致清理槽內(nèi)填砂及雜物。開槽深度超過12cm，用風(fēng)鎬開槽，鑿毛至堅(jiān)硬層，及時(shí)清理開槽、鑿毛時(shí)產(chǎn)生的粉塵以及其它雜物。

在氣溫穩(wěn)定時(shí)安裝伸縮縫，若實(shí)際溫度與預(yù)期溫度差異較大，需調(diào)整組裝定位空隙值，保證定位寬度誤差不超過2cm，不同伸縮縫安裝溫度的型鋼間隙控制要求。

吊裝伸縮縫裝置，位置對中后準(zhǔn)確安裝到位。若伸縮縫較長，根據(jù)長度劃分為多段，分段依次安裝，相鄰兩段緊密銜接至一體，共處相同的水平面，保持穩(wěn)定。焊接由具有資質(zhì)的焊工負(fù)責(zé)，采用高質(zhì)量焊條，分段、分層有序焊接，焊后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)，清理焊渣。定位角通過螺栓穩(wěn)固在瀝青路面上，檢測縱橫坡，調(diào)整伸縮縫縱向直線度，若采取臨時(shí)固定措施，將用于錨固裝置的預(yù)埋鋼筋焊接焊點(diǎn)，每隔3個(gè)鋼筋產(chǎn)生一個(gè)焊點(diǎn)，按此間距依次進(jìn)行焊接固定后，再用鋼筋頭墊好綁扎鋼筋。

對伸縮縫裝置進(jìn)行固定后，復(fù)測標(biāo)高，焊接錨固本體錨固板與預(yù)埋鋼筋。除同伸縮縫錨圈連接處焊接外，其它部位均采用鐵絲綁扎。橫向鋼筋的安裝可分兩段進(jìn)行，交錯(cuò)分布搭接面。異型鋼梁的錨固鋼筋與預(yù)埋鋼筋可焊接至一體，先焊接一側(cè)，檢驗(yàn)后若無異常則焊接另一側(cè)，焊接過程中及時(shí)用3m直尺檢測異型鋼的平整度，控制好焊點(diǎn)的位置，與型鋼的距離不少于5cm。伸縮縫的焊接采用手工電弧焊，確保焊點(diǎn)無裂紋、砂眼等缺陷，焊腳高度不小于4mm。焊接牢固后，取出臨時(shí)固定卡具，檢查鋼筋的分布情況，割除高于伸縮縫頂面的部分，使伸縮縫縫面與兩側(cè)待施工的過渡段及路面平順銜接。伸縮縫裝置安裝到位后、焊接前，加強(qiáng)現(xiàn)場防護(hù)，避免伸縮縫裝置受到重載作用。伸縮縫裝置的間隙可填塞合適厚度的聚苯烯泡沫塑料，填塞嚴(yán)密，使模板安裝位置準(zhǔn)確、維持穩(wěn)定，進(jìn)而進(jìn)行混凝土澆筑、振搗等后續(xù)的施工活動(dòng)[4]。

5 結(jié)語

綜上所述，伸縮縫屬于橋梁的薄弱部位，伸縮縫的施工質(zhì)量直接影響到行車舒適性以及橋梁的耐久性，合理應(yīng)用伸縮縫施工技術(shù)尤為關(guān)鍵。設(shè)計(jì)人員需考慮橋梁的使用環(huán)境，進(jìn)行伸縮縫選型、安裝位置規(guī)劃等工作，施工人員按照圖紙及規(guī)范進(jìn)行施工，將伸縮縫裝置準(zhǔn)確安裝到位，并加強(qiáng)檢查，若發(fā)現(xiàn)伸縮縫受損，需分析具體原因，采取維護(hù)、換新等處理措施，保證伸縮縫的正常使用，發(fā)揮出伸縮縫在橋梁中的作用。